DZT 0184.4-1997岩石、矿物铷锶同位素地质年龄及锶同位素比值测定

FHZDZTWSDZ0004 同位素地质岩石矿物的铷锶同位素地质年龄和锶同位素比值测定质谱法

F-HZ-DZ-TWSDZ-0004

同位素地质—岩石矿物的铷锶同位素地质年龄和锶同位素比值测定—质谱法

1 范围

本方法适用于岩石、单矿物的铷锶同位素地质年龄和锶同位素比值测定。

2 原理

岩石或单矿物中的铷（87Rb）经β衰变生成稳定同位素87Sr。根据对试样中母体同位素87Rb （或Rb元素）和子体同位素87Sr（或Sr元素）含量及锶同位素比值的测定，即可根据放射性衰变定律计算试样形成封闭体系以来的时间，即岩石或单矿物形成以来的时间。

试样用氢氟酸、高氯酸分解后转化成盐酸溶液，再用阳离子交换树脂色谱分离和纯化铷和锶。然后用同位素稀释质谱法测定试样中的铷、锶含量及锶同位素比值，用最小二乘法计算由一组样品拟合的等时线年龄，或直接代入年龄方程计算单矿物试样的模式年龄。

3 试剂

3.1 去离子水：二次蒸馏水，用作清洗器皿和配制洗液用。

3.2 超纯水：分析用水，用去离子水经水纯化器（Milli-Q型或其他类型）纯化制备超纯水，或用石英亚沸蒸馏器对纯化器纯化的水再进行进一步纯化，纯化后超纯水的电阻率应达到18MΩ，超纯水中有关元素的空白值应到10-12g/g量级。

3.3 盐酸（ρ1.19g/mL），优级纯。

3.4 盐酸：超纯，用优级纯盐酸（ρ1.19g/mL）经石英亚沸蒸馏器亚沸蒸馏制备。

3.5 盐酸（1+1）：优级纯，量取100mL优级纯盐酸（ρ1.19g/mL）和100mL超纯水混合配制。

3.6 盐酸（1+1）：超纯，量取100mL超纯盐酸（ρ1.19g/mL）和100mL超纯水混合配制。3.7 盐酸，1mol/L：量取16.68mL超纯盐酸（ρ1.19g/mL）置于200mL容量瓶中，加入超纯水稀释至刻度，摇匀。

3.8 盐酸，2.5mol/L：量取41.67mL超纯盐酸（ρ1.19g/mL）置于200mL容量瓶中，加入超纯水稀释至刻度，摇匀。

3.9 氢氟酸（ρ1.15g/mL），优级纯。

3.10 氢氟酸：超纯，用优级纯氢氟酸（ρ1.15g/mL）经氟塑料（F46）双瓶亚沸蒸馏器亚沸蒸馏制备。

3.11 高氯酸（ρ1.67g/mL），优级纯。

3.12 高氯酸：超纯，用优级纯高氯酸（ρ1.67g/mL）经减压石英亚沸蒸馏器亚沸蒸馏制备。

3.13 硝酸（ρ1.42g/mL），优级纯。

3.14 硝酸：超纯，用优级纯硝酸（ρ1.42g/mL）经石英亚沸蒸馏器亚沸蒸馏制备。

3.15 硝酸：3.5mol/L：量取43.75mL超纯硝酸（ρ1.42g/mL）置于200mL容量瓶中，加入超

纯水稀释至刻度，摇匀。

3.16 强酸型阳离子交换树脂，AG-50×8型（200～400）或Dowex-50×8型（200～400）。3.17 富集84Sr同位素的硝酸锶，Sr(NO3)2，固体。

3.18 富集85Rb（或87Rb）同位素的氯化铷，RbC1，固体。

3.19 硝酸锶标准物质，Sr(NO3)2，光谱纯，固体。

3.20 氯化铷标准物质，RbC1，光谱纯，固体。

3.21 碳酸锶同位素标准物质，NBS-987。

3.22 钾长石同位素标准物质，NBS-607或NBS-70a。

3.23 钾长石同位素标准物质，GBW-04411。

3.24 84Sr+85Rb（或87Rb）混合同位素稀释剂，配制后，其中84Sr和85Rb（或87Rb）的浓度与Sr 和Rb的同位素比值，经标定后使用。

3.2

4.1 同位素稀释剂的配制

3.2

4.1.1 锶同位素稀释剂的配制

在微量天平上称取约0.013g（精确至0.01mg）富集84Sr同位素的硝酸锶[Sr(NO3)2]，置于已清洗干净并已干燥的50mL石英烧杯中，用少量1mol/L超纯盐酸溶解，再用超纯水稀释并转移至500mL石英容量瓶中，然后用超纯水稀释至刻度，摇匀。

3.2

4.1.2 铷同位素稀释剂的配制

在微量天平上称取约0.036g（精确至0.01mg）富集85Rb（或87Rb）同位素的氯化铷（RbC1），置已清洗干净并已干燥的50mL石英烧杯中，用少量1mol/L超纯盐酸溶解，再用超纯水稀释并转移至500mL石英容量瓶中，然后用超纯水稀释至刻度，摇匀。

3.2

4.1.3 混合同位素稀释剂的配制

将上述锶同位素稀释剂（3.24.1.1）与铷同位素稀释剂（3.24.1.2）混合，贮存于1000mL石英容量瓶或氟塑料（F46）试剂瓶中。为了适用于含铷、锶量低的试样分析以及空白试验测定，可由混合同位素稀释剂中吸取一定量溶液，用超纯水进一步稀释，并另用氟塑料（F46）试剂瓶贮存。

3.2

4.2 同位素比值的标定

3.2

4.2.1 锶同位素比值的标定

分别用石英吸液管吸取配制好的锶同位素稀释剂（总锶量1μg～2μg）6份，按操作步骤（6.4.3）分别测定88Sr/86Sr、87Sr/86Sr和84Sr/86Sr同位素比值。

3.2

4.2.2 铷同位素比值的标定

分别用石英吸液管吸取配制好的同位素稀释剂（总铷量1μg～2μg）6份，按操作步骤（6.4.3）分别测定85Rb/87Rb同位素比值。

3.2

4.3 混合同位素稀释剂中铷、锶浓度的标定

3.2

4.3.1 锶标准溶液的配制

于30mL氟塑料（F46）试剂滴瓶中称取0.010g～0.012g（精确至0.01mg）硝酸锶标准物质[Sr(NO3)2]，用少量超纯水溶解，再用超纯水稀释至近满，称量（精确至0.1mg），由所称硝酸

锶和溶液的质量计算标准溶液中86Sr 的浓度。

3.2

4.3.2 铷标准溶液的配制

于30mL 氟塑料（F 46）试剂滴瓶中称取0.010g ～0.012g （精确至0.01mg ）氯化铷标准物质（RbC1），用少量超纯水溶解，再用超纯水稀释至近满，称量（精确至0.1mg ），由所称氯化铷和溶液的质量计算标准溶液中87Rb 的浓度。

3.2

4.3.3 混合同位素稀释剂中铷、锶浓度的标定

用分析天平按不同混合比例分别称取适量的锶标准溶液（3.24.3.1）和铷标准溶液（3.24.3.2）以及混合同位素稀释剂（3.24.1.3）（精确至0.1mg ）6份置于10mL 聚四氟乙烯烧杯中，混合均匀，溶液在电热板上加热（110℃）蒸干，再按操作步骤（6.4）进行铷、锶同位素分析，分别测定85Rb/87Rb 和88Sr/86Sr 、84Sr/86Sr 同位素比值。同时另取6份铷标准溶液（3.24.3.1）置于10mL 聚四氟乙烧杯中，同样加热蒸干后按相同的操作手续分别测定铷、锶同位素比值。

3.2

4.3.4 混合同位素稀释剂中87Rb 浓度的计算

按下式计算混合同位素稀释剂中87Rb 浓度：

s

m m c s t sa

sa t s R R R R W C W C ??××=8787 式中：—混合同位素稀释剂中s C 8787Rb 的质量摩尔浓度，μmol/g ；

—铷标准溶液质量，g ；

sa t W s t W —加入混合同位素稀释剂质量，g ；

sa C 87—铷标准溶液中87Rb 的质量摩尔浓度，由称取的铷标准物质的质量和配制的

铷标准溶液的总质量计算，μmol/g ；

s R —混合同位素稀释剂的85Rb/87Rb 比值；

c R —普通铷的85Rb/87Rb 比值；

m R —混合试样的85Rb/87Rb 的比值。

3.2

4.3.5 混合同位素稀释剂中84Sr 浓度的计算

按下式计算混合同位素稀释剂中84Sr 浓度：

s s

m m c

s t sa

sa t s R R R R R W C W C ×??××=8684 式中：—混合同位素稀释剂中s C 8484Sr 的质量摩尔浓度，μmol/g ；

sa t W —锶标准溶液质量，g ；

s t W —加入混合同位素稀释剂质量，g ；

sa C 86—锶标准溶液中86Sr 的质量摩尔浓度，由称取的锶标准物质的质量和配制的锶

标准溶液的总质量计算，μmol/g；

R—混合同位素稀释剂的84Sr/86Sr比值；

s

R—普通锶的84Sr/86Sr比值；

c

R—混合试样的84Sr/86Sr比值。

m

3.25 无水乙醇，优级纯或分析纯。

3.26 五氧化二钽：光谱纯，用超纯3.5mol/L硝酸和超纯水配制成五氧化二钽饱和溶液。

3.27 铼带，18mm×0.03mm×0.8mm。

注：铷、锶同位素标准物质的证书值列于下表，其中NBS-607和GBW-04411用于检查整个分析流程，其中NBS-987用于监控锶同位素比值测定。

铷、锶同位素标准物质

标准物质类型 Rb（10-6） Sr（10-6）87Sr/86Sr

NBS-607 钾长石 523.90±1.01 65.485±0.30 1.20039±0.00020 GBW-04411 钾长石 249.47±1.04 158.92±0.70 0.75999±0.00020

NBS-987 碳酸锶0.71034±0.00026

4 仪器设备

4.1 热离子发射质谱计，测量精度优于0.005%。

4.2 点焊机，质谱计附属设备。

4.3 质谱计灯丝预热装置，质谱计配套设备。

4.4 分析天平，感量0.1mg。

4.5 微量天平，感量0.001mg。

4.6 水纯化系统，纯化水电阻接近18MΩ。

4.7 电热板，60℃～220℃可调。

4.8 石英亚沸蒸馏器，用于水和盐酸、硝酸的纯化。

4.9 减压石英亚沸蒸馏器，用于高氯酸的纯化。

4.10 石英试剂瓶，1000mL，2000mL。

4.11 石英（或塑料）离心管，10mL。

4.12 石英烧杯，10mL，50mL。

4.13 石英容量瓶，500mL，1000mL。

4.14 石英吸液管，10mL。

4.15 石英离子交换柱：下部树脂床部分的内径为

5.5mm～6mm，高300mm。上部盛液管的内径为25mm，高150mm，总容积30mL（13支或16支为一组）。

4.16 聚四氟乙烯溶样器，15mL。

4.17 铂皿，30mL，平底。

4.18 聚四氟乙烯烧杯，10mL。

4.19 氟塑料（F46）试剂瓶，1000mL，2000mL。

4.20 氟塑料（F46）滴瓶，30mL。

4.21 塑料洗瓶，500mL，1000mL。

4.22 微量取样器，10μL～50μL，配塑料吸管使用。

4.23 高速离心机。

4.24 氟塑料（F46）双瓶亚沸蒸馏器。

4.25 净化工作柜，净化后空气中＞0.5μm尘埃量＜3.5粒/L，即100级。

4.26 实验室专用薄膜，Parafilm。

注：所有使用的氟塑料、铂皿、石英器皿均先用优级纯盐酸（1+1）在电热板上煮沸，用超纯水洗涤后，再在超纯水中煮沸一次，再用超纯水淋洗，然后在净化工作柜中低温电热板上烘干备用。

5 试样制备

采集新鲜未蚀变的岩石样品，必要时用机械方法去除样品的表层，用压缩空气和去离子水清除样品表面的污物，干燥，然后破碎至毫米级（必要时分选可供测定的单矿物），再研磨至通过200目筛，按规程缩分至10g左右，装瓶备用。

通过样品铷、锶含量的化学分析，从一组岩石样品中挑选6个～7个Rb/Sr比值有一定展布（差异）的样品作为试样进行测定。

6 操作步骤

6.1 空白试验

随同试样进行空白试验。

6.2 试样分解

用分析天平称取0.03g～0.05g试样（精确至0.1mg），置于已称量的聚四氟乙烯溶样器或铂皿中，用少量超纯水润湿。再加入0.1g左右（精确至0.1mg）84Sr+85Rb（或87Rb）混合同位素稀释剂，然后加入3mL超纯氢氟酸和3滴～4滴超纯高氯酸，在净化工作柜内的电热板上温热（60℃左右）30min，再升温至120℃左右加热至试样完全分解。将聚四氟乙烯溶样器打开，继续加热蒸干。然后升温至180℃左右，赶尽氢氟酸和高氯酸。用少量超纯盐酸（1+1）淋洗器壁，再加热蒸干。加入1mL 1mol/L超纯盐酸，加热使干涸物溶解，冷却至室温。如试样溶解后尚有少量残渣，则将溶液移入石英（或塑料）离心管中进行离心分离，取上层清液移入石英离子交换柱进行分离。如试样中含铁量较高，则在加热赶除高氯酸后，将铂皿放在500℃左右的电炉上灼烧数分钟后，冷却，加入少量超纯水提取，再移入石英（或塑料）离心管中进行离心分离，然后取上层清液移入石英离子交换柱进行分离。

6.3 分离和纯化

6.3.1 离子交换柱准备

首次使用时，将2gAG-50×8型或Dowex-50×8型强酸型阳离子交换树脂置于50mL石英烧杯中，加入无水乙醇浸泡。浸泡一定时间后，倾倒出无水乙醇，用去离子水清洗，然后加入优级纯盐酸（1+1）浸泡。浸泡一定时间后，倾倒出盐酸，再用去离子水清洗，最后转移入已

依次用优级纯盐酸（1+1）和去离子水洗净的石英离子交换柱中。用超纯盐酸（1+1）充满离子交换柱，并让其刚流干，再用15mL超纯水淋洗，最后用10mL超纯1mol/L盐酸平衡离子交换柱。

如连续使用离子交换柱时，可先用超纯盐酸（1+1）充满离子交换柱，待流干后用10mL～15mL超纯水淋洗，最后用10mL超纯1mol/L盐酸平衡离子交换柱。

6.3.2 分离

6.3.2.1 将试样分解液（6.2）移入石英离子交换柱中，用1mL超纯1mol/L盐酸清洗聚四氟乙烯溶样器或铂皿，清洗液转入石英离子交换柱。待溶液刚流干后，加入14mL超纯1mol/L盐酸淋洗以解吸和分离锂、钠、钾、铝、铁等离子。流干后，继续用6mL超纯1mol/L盐酸解吸铷，用10mL聚四氟乙烯烧杯收集铷解吸液。然后用6mL超纯2.5mol/L盐酸淋洗以解吸和分离镁、钙及残留的铝、铁等离子，待流干后，继续用6mL超纯2.5mol/L盐酸解吸锶，用10mL聚四氟乙烯烧杯收集锶解吸液。

6.3.2.2 将上述铷解吸液和锶解吸液（6.3.2.1）分别在电热板（120℃）上蒸干，用1mL超纯1mol/L盐酸溶解，冷却至室温，准备进行第二次离子交换纯化。

6.3.2.3 按（6.3.1）连续使用离子交换柱操作步骤将离子交换柱再生和平衡。

6.3.2.4 按（6.3.2）操作步骤对取得的分离铷和锶的解吸液（6.3.2.2）进行纯化处理。收集第二次纯化解吸液的聚四氟乙烯烧杯先用超纯盐酸（1+1）充满，并在电热板上加热（120℃）30min，倒去盐酸，再用超纯水淋洗3次，然后在电热板上烘干后用于收集第二次纯化的铷和锶的解吸液。将取得的第二次纯化的铷和锶的解吸液分别置于电热板上蒸干，用实验室专用薄膜封盖，待作质谱分析。

6.4 铷、锶同位素质谱分析

6.4.1 离子源灯丝铼带的预处理

金属铼带在使用前先用无水乙醇清洗，然后用点焊机点焊在质谱计离子源的灯丝插件上，置于质谱计灯丝预热装置内，在真空中通电流预烧（约1800℃）10min～30min。

6.4.2 装样

用1滴超纯水将分离和纯化好的试样（6.3.2.4）溶解。再用微量取样器吸取试样溶液，点滴到已预烧过的金属铼带的中央。向铼带通1A～1.3A电流缓慢加热，将试样溶液蒸干，然后逐步加大电流，待白烟冒完，继续升温使铼带显暗红色为止。将涂有试样的铼带和空烧好的空带，配对分别装在离子源的“蒸发”和“电离”带位置上，套上屏蔽罩，并将离子源装入质谱计中。

当试样中铷、锶含量低微时（＜1×10-6g/g），装样时应先在金属铼带中央滴加1小滴五氧化二钽饱和溶液，通电流烘干后，再按上述装样方法滴加试样溶液，以提高离子流强度。

6.4.3 同位素分析

6.4.3.1 待质谱计的真空达到要求（n×10-6Pa）后，打开通向分析管道的隔离阀，分别向电离带和蒸发带灯丝加上电流，缓慢升温，注意在灯丝加热过程中试样的排气和真空下降的情况，以免破坏真空。当电离带电流达到2A以上、蒸发带电流达到1.5A左右、灯丝温度达到1000℃～

1200℃时，在测量系统处于手动状态的情况下，注意在质量数88～84范围内，寻找锶的离子流，并小心调节加到蒸发带上的电流，使锶的离子流达到足够的强度（10-13A ～10-11A ）并保持稳定，这时即可启动自动测量程序，进行锶同位素分析。

根据使用的质谱计型号不同，分析采用多接收极同时接收或单接收极峰跳扫描，采集88Sr 、87Sr 、86Sr 、85Rb 和84Sr 离子流。分析时注意监测85Rb/86Sr 比值，当其降至10-4量级时，开始记录数据（85Rb/86Sr 比值大于10-4时，表明试样中的87Rb 对87Sr/86Sr 比值存在明显的干扰，应在较低温度下使铷先行蒸发，然后升温测量锶同位素比值）。每个试样分析采集4组～6组数据，每组数据由8次～10次扫描数据的平均值求得，由4组～6组数据计算试样锶同位素比值的平均值及其标准偏差。

铷的质谱分析程序与锶类似，采集离子流的温度低于1000℃（电离带电流达到1.5A 以上，蒸发带电流愈低愈好），接收85Rb 和87Rb 的离子，并由计算机给出85Rb/87Rb 比值，由4组～6组数据计算试样铷同位素比值的平均值及其标准偏差。

6.4.3.2 锶同位素比值与锶含量的一次测定

取加有混合同位素稀释剂的试样，一次测定试样中84Sr/86Sr 、87Sr/86Sr 、88Sr/86Sr 比值，由同位素稀释法公式计算试样中锶的含量和87Sr/86Sr 比值。

6.4.3.3 锶同位素比值的直接测定

粗略称取相同量级的试样，不加混合同位素稀释剂，经相同程序进行试样分解与分离和纯化后，以同样方法进行同位素分析，经分馏效应校正后，直接测定试样中的87Sr/86Sr 比值。

6.4.3.4 铷的含量测定

试样中铷的含量，由加有混合同位素稀释剂的混合试样，经质谱计测定85Rb/87Rb 比值后，按同位素稀释法公式计算。

7 结果计算

7.1 铷含量的计算

按下式计算铷含量：

Ar Rb

Rb Rb R R R R W W C Rb m c s m sa t s

t s sa ×+×??××=87878587 式中：—试样中铷的含量，μg/g ；

sa Rb s C 87—混合同位素稀释剂中87Rb 的质量摩尔浓度，μmol/g ；

s t W —称取的混合同位素稀释剂的质量，g ；

sa t W —称取的试样质量，g ；

s R —混合同位素稀释剂的85Rb/87Rb 比值；

c R —普通铷的85Rb/87Rb 比值；

m R —试样的85Rb/87Rb 比值；

Rb 85—普通铷中85Rb 的原子百分数，%；

Rb 87

—普通铷中87Rb 的原子百分数，%； Ar —普通铷的相对原子质量。

当平行空白试验的铷本底超过试样中铷含量的1%时，应对试样中的铷含量进行空白校正，校正公式为：

]1000

100[××?×=sa t c b c sa W Rb Rb Rb Rb 式中：—经过空白校正后试样中铷的含量，μg/g ；

sa Rb c Rb —试样中铷的含量测定值，μg/g ；

b Rb —空白试验的总铷量，ng ；

sa t W —称取的试样质量，g 。

7.2 锶含量的计算

按下式计算锶含量：

Ar Sr

Sr Sr Sr Sr R R R R R W W C Sr s n c s n sa t s

t s sa ×+++××??××=8688878684841 式中：—试样中锶的含量，μg/g ；

sa Sr s t W —称取的混合同位素稀释剂的质量，g ；

sa t W —称取的试样质量，g ；

s C 84—混合同位素稀释剂中84Sr 的质量摩尔浓度，μmol/g ；

n R —试样中经过分馏效应校正后的84Sr/86Sr 比值；

s R —混合同位素稀释剂的84Sr/86Sr 比值；

c R —普通锶的84Sr/86Sr 比值；

Sr 84

—试样中84Sr 的原子百分数，%； Sr 86

—试样中86Sr 的原子百分数，%； Sr 87

—试样中87Sr 的原子百分数，%； Sr 88—试样中88Sr 的原子百分数，%；

Ar —试样中锶的相对原子质量。

当平行空白试验的锶本底超过试样中锶含量的1%时，应对试样中的锶含量进行空白校正，校正公式为：

???

?????××?×=1000100sa t c b c sa W Sr Sr Sr Sr 式中：—经过空白校正后试样中锶的含量，μg/g ；

sa Sr c Sr —试样中锶的含量测定值，μg/g ；

b Sr —空白试验的总锶量，ng ；

sa t W —称取的试样质量，g 。

7.3 试样87Sr/86Sr 同位素比值的计算

7.3.1 同位素稀释法测定结果的计算

按下式计算同位素比值：

()n

c s

n s n n sa R R R R R R

R Sr Sr 44447778687/???+= ()m

n m m n R R R R R 888772×+×= 式中：()sa Sr Sr 8687/—试样的87Sr/86

Sr 比值； n R 4—试样中经过分馏效应校正后的正常化值的84Sr/86Sr 比值；

n R 7—试样中经过分馏效应校正后的正常比值的87Sr/86Sr 比值；

n R 8—试样中经过分馏效应校正后的正常比值的88Sr/86Sr 比值；

s R 4—混合同位素稀释剂的84Sr/86Sr 比值；

s R 7—混合同位素稀释剂的87Sr/86Sr 比值；

c R 4—普通锶的84Sr/86Sr 比值；

m R 7—试样测定值的87Sr/86Sr 比值；

m R 8—试样测定值的88Sr/86Sr 比值。

由于空白试验中的锶是现代普通锶，它对试样中的87Sr/86Sr 比值会产生干扰，因此也应予以校正，校正公式为：

(

)()()386863878786871010/??××?×××?×=c b sa t c b sa t sa Sr Sr W m Sr Sr W m Sr Sr 式中：

()sa Sr Sr 8687/—经过校正后试样的87Sr/86Sr 比值； m 86—试样中86Sr 的测定值，μmol/g ；

m 87

—试样中87Sr 的测定值，μmol/g ； c Sr 86

—现代普通锶中86Sr 的原子百分数，%； c Sr 87—现代普通锶中87Sr 的原子百分数，%；

b Sr —空白试验中的锶总量，ng ；

sa t W —称取的试样质量，g 。

在计算Rb-Sr 等时线年龄时，对87Rb/86Sr 比值应按空白校正后的87Rb 和86Sr 进行计算。

7.3.2 不加混合同位素稀释剂直接测定结果的计算

按下式计算同位素比值：

()1194.081812/78687+??××

=m R m R R Sr Sr m sa 式中：()sa Sr Sr 8687/—经分馏校正后试样的87Sr/86Sr 比值；

m R 7—87Sr/86Sr 的测定值；

m R 8—88Sr/86Sr 的测定值。

7.4 年龄计算

7.4.1 模式年龄的计算

按下式计算模式年龄：

68787101ln 1

?×????????+=Rb Sr t λ 式中：t —试样的模式年龄，Ma ；

λ—87Rb 衰变成87Sr 的衰变常数，采用1.42×10-11/年；

Sr 87

—试样中放射成因87Sr 的微摩尔数，μmol ； Rb 87—试样中放射成因87Rb 的微摩尔数，μmol 。

模式年龄适用于富铷贫锶的单矿物试样，如云母等。对于富含普通锶的矿物及岩石试样则不适用。

7.4.2 等时线年龄的计算

按下式计算等时线年龄：

对一组同时同源的试样所测得的87Rb/86Sr 和87Sr/86Sr 比值，根据下式用最小二乘法拟合最佳直线（即等时线），并计算其斜率和87Sr/86Sr 的初始值。

()()()()1///868786878687?×+=et i p Sr Rb Sr Sr Sr Sr λ

式中：()p Sr Sr 8687/—试样中87Sr/86Sr 的现代比值；

()i Sr Sr 8687/—试样在形成时所含的87Sr/86

Sr 初始值； Sr Rb 8687/—试样中87Rb/86Sr 的现代值；

λ—87Rb 衰变成87Sr 的衰变常数，采用1.42×10-11/年；

e —自然对数的底；

t —试样的年龄，Ma 。

7.5 测定结果的表述

测定结果包括试样中铷、锶的含量、87Rb/86Sr 和87Sr/86Sr 比值以及年龄结果。其中，87Sr/86Sr 比值的精密按()()??

????∑??±=1/2n n Yi yi σ以绝对偏差给出。等时线年龄结果按()n S t U n /105.0?±=给出不确定度。

8 精密度和不确定度

8.1 重复性和再现性

本方法的重复性和再现性，是根据GB6379-86的规定，通过1987年Rb-Sr 地质年龄标准物质研制中，经9个实验室分别对五个试样重复测定的结果计算的。 本法对Rb 、Sr 和87Sr/86Sr 比值测定的重复性和再现性。

重复性 再现性

项目 水平值 Sr r SR R

Rb （μg/g ） 249.47 1.7 4.6 1.9 5.3 Sr （μg/g ） 158.92 0.74 2.1 1.2 3.2 87Sr/86Sr 0.75999 1.6×10-4 4.5×10-4 1.7×10-4 4.8×10-4

8.2 年龄结果的不确定度

本方法对年龄为102Ma ～103Ma 的试样，在满足等时线的前提条件，且试样数不少于6个～7个时，其年龄结果在95%置信水平下的不确定度小于试样年龄的±10%。 9 参考文献

[1] DZ/T 0184-1997，《同位素地质样品分析方法》.中华人民共和国地质矿产行业标准，1997，25.

资料-地质年代表

地质年代表 一，概念 按时代早晚顺序表示地史时期的相对地质年代和同位素年龄值的表格。计算地质年龄的方法有两种：①根据生物的发展和岩石形成顺序，将地壳历史划分为对应生物发展的一些自然阶段，即相对地质年代。它可以表示地质事件发生的顺序、地质历史的自然分期和地壳发展的阶段；②根据岩层中放射性同位素蜕变产物的含量，测定出地层形成和地质事件发生的年代，即绝对地质年代。据此可以编制出地质年代表。 二，中国地质年代表 ----------------------------------------------------------------------------------------- 代纪世代号起始时间(百万年) 生物开始出现类型 ------------------------------------------------------------------------------------------ 新生代第四纪全新世Ｑh 0.01人类出现 晚更新世Qp 中更新世Qp2 早更新世Qp1 1.64

新近纪上新世N2 5.00 中新世N1 23.3 近代哺乳类出现 古近纪渐新世E3 37.5 始新世E250 古新世E1 65 鱼类出现 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 中生代白垩纪K 135 被子植物,浮游钙藻出现 侏罗纪J 208 鸟类哺乳类出现 三叠纪T 250 蜥龙鱼龙出现 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 晚古生代二叠纪P 290 兽行型类裸子植物出现 石炭纪 C 362坚孔类种子蕨科达类出现 泥盆纪 D 410 总鳍鱼类节蕨石松真蕨植物出现 早古生代志留纪S 439 裸蕨植物出现 奥陶纪O 510 无颌类出现 寒武纪-- 570 硬壳动物出现 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 新元古代震旦纪Z 680 不具硬壳动物出现 南华纪Nh 800 青白口纪Qb 1000 多细胞动物高级藻类出现 中元古代蓟县纪JX 1400 真核动物出现(绿藻) 长城纪Ch 1800 古元古代滹沱纪Hl 2300 五台纪Wt 2500 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 新太古代Ar3 2800 原核生物出现(菌类及蓝藻) 中太古代Ar2 3200 古太古代Ar1 3600 生命现象开始出现 始太古代Ar0 45oo ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 关于地质年代表的阅读 解析：地理教学大纲中的“基本训练要求”指出：“学会阅读地质年代表，记住代、纪的名称和序列。”同学们感到不好记，特别是感到“纪”的名称不好记。 研究地壳历史时，仿用了人类历史研究中划分社会发展阶段的方法，把地史划分为5个代，代以下再分纪、世等；与地质时代单位相应的地层单位称界、系、统等。 地层单位分国际性地层单位、全国性或大区域性地层单位和地方性地层单位。

工程地质岩石分类及鉴定模板

工程地质岩石分类及鉴定 中国?宜昌 5月4日

目录 1.工民建工程 (3) 2.公路工程 (5) 3.港口工程 (10) 4.铁路工程 (13) 5.工程岩体分级标准 (18) 1 工民建工程

1.1、岩石坚硬程度分类《岩土工程勘察规范》GB50021— 注: 1 当无法取得饱和单轴抗压强度数据时, 科用点荷载试验强度换算, 换算方法按现行国家标准《工程岩体 分级标准》( GB50218) 执行; 2 当岩体完整程度极为破碎时, 可不进行坚硬程度分类。 1.2、岩石坚硬程度等级定性分类《岩土工程勘察规范》GB50021— 1.3、岩体完整程度分类《岩土工程勘察规范》GB50021— 注: 完整性指数为岩体压缩波速与岩块压缩波速之比的平方。 1.4-1、岩石完整程度的定性分类《岩土工程勘察规范》GB50021—

1.4-2、 岩体完整程度划分 《建筑地基基础设计规范》( GB50007— ) 1.5、 岩石按风化程度分类 《岩土工程勘察规范》GB50021— 注: 1 波速比Kv 为风化岩石与新鲜岩石压缩波速度之比; 2 风化系数K f 为岩石与新鲜岩石饱和单轴抗压强度之比; 3 花岗岩类岩石, 可采用标准贯入试验划分, N ≥50为强风化; 50＞N ≥30为全风化; N ＜30为残积土。 4 泥岩和半成岩, 可不进行风化程度划分。 1.6、 岩体基本质量等级分类 《岩土工程勘察规范》GB50021—

1.7、岩石按质量指标RQD分类《岩土工程勘察规范》GB50021— 1.8、岩层厚度分类《岩土工程勘察规范》GB50021— 1.9、岩石按在水中软化系数分类《岩土工程勘察规范》GB50021— 注: 软化系数( K R) 等于饱和状态与风干状态的岩石单轴极限抗压强度之比。 1.10、岩体按结构类型划分《岩土工程勘察规范》GB50021—

地质年代

地质年代 本节内容：相对年代的确定、同位素年龄测定、地质年代表 地质年代系指地质体形成或地质事件发生的时代。包括二层含义(二种计时方法): 1.相对年代－地质体形成或地质事件发生的先后顺序(相对先后关系) ;根据生 物的演化顺序和岩石的新老关系，确定地质体形成或地质事件发生的先后顺序。能说明岩层形成的先后顺序及其相对新老关系，能反映岩层形成的自然阶段。适用于沉积岩地区。 2.绝对年代－地质体形成或地质事件发生距今有多少年(确切年龄)；依据同位 素年龄测定地质体形成或地质事件发生时距今多少年。它能说明岩层形成的确切时间，但不能反映岩层形成的地质过程。适用于岩浆岩、变质岩地区。 在描述地球历史或地质事件的年代时，两者都很重要；地质工作中，一般以应用相对地质年代为主。 一、相对年代的确定 地层层序律、生物层序律、切割律(穿插关系) 基本概念 岩层:成层的岩石. 层序:岩层形成的先后关系. 地层:一定时期内形成的岩层的总称.具时间概念. 岩层与地层的区别：岩层不具有时代概念，地层赋予了地质年代的概念。 古生物：文字记载前（12000年)就已生活在地球上的生物. 古生物化石：岩层中已经被石化的古生物遗体和遗迹; 猛犸象于1710年在西伯利亚冻土中被发现. 生物演化规律：低等→高等；简单→复杂；不可逆！ 研究地壳历史的依据： 1.岩浆岩、沉积岩和变质岩，三大岩类的岩石性质和分布特点。（恢复当时的形成环境） 2.生物化石的特性（时代和环境 3.地质构造（产生的时间，形成时的环境）

一、地层层序律 1、地层形成时是水平或近于水平，老的先形成，在下面；新的后形成，叠置在上。对于后期地壳运动使地层变动（倾斜、倒转）的地层层序可用沉积构造中的层面构造（波痕、泥裂、印模等）作为“示底构造”恢复顶底后，判断先后顺序。 但并非现在野外见到的地层都是下老上新，其中又有后期地壳运动的改造。对于后期地壳运动使地层变动（倾斜、倒转）的地层层序可用沉积构造中的层面构造（波痕、泥裂等）作为“示底构造”恢复顶底后，判断先后顺序。 地层层序律示意图：A－原始水平层理; B－倾斜层理; C－倒转地层; 1、2、3、4－表示地层从老到新. 二、生物层序律 1.化石:埋藏在岩层中的古代生物遗体或遗迹称为化石。如动物的骨骼、甲 壳;植物的根、茎、叶;动物足迹、蛋、粪、动植物印痕。生物实体被某种物质(CaCO3,SiO2,黄铁矿等)充填或交代而石化;生物遗体中不稳定成分挥发逸去,仅留下碳质薄膜，生物结构保持不变。 标准化石:在地质历史中演化快、延续时间短,特征显著,数量多、分布广, 对研究地质年代有决定意义的化石。 生物的演化是从简单到复杂，低级到高级不断发展的，岩层中所含的化石也具有一定的规律，岩石年代越老生物化石越原始、越简单、越低级。岩石年代越新、生物化石越复杂越高级。 生物层序律——一方面：年代越老的地层中所含生物越原始、越简单、

地质年龄测定

地质年龄测定 SMOW标准：标准平均海洋水(Standard Mean Ocean Water)标准。 PDB标准：PDB(Pee Dee Belemnite)是采自美国卡罗莱纳州白垩系皮狄组中美洲拟箭石化石，碳酸盐岩的碳氧同位素组成通常使用PDB标准。 PDB标准与SMOW标准之间的换算关系(Coplen et al., 1983)： δ18OSMOW = 1.03091 δ18OPDB + 30.91 δ18OPDB = 0.97002 δ18OSMOW - 21.8 Craig(1965)和Clarton et al.(1965)给出如下换算关系： δ18OSMOW = 1.03037 δ18OPDB + 30.37 自然界存在很多放射性同位素，但是目前能用于地质年龄测定的仅有少数几种。这是因为利用天然放射性同位素测定地质年龄，需要满足一系列前提条件。 1)用来测定地质年龄的放射性同位素有合适的半衰期T1/2，与测定对象相比不宜过大，也不宜过小。一般与地球年龄相比，最好在地球年龄（45.6亿年）的1/10到10倍之间。半衰期过大，自地球形成以来，放射成因子体增长不明显，目前的技术水平很难做出精确测定。相反，半衰期过小，自地球形成以来母体衰减很快，至今几乎或已经完全衰减殆尽，这样，在被测样品中母体含量很少，同样不能被精确测定。 2）放射性同位素的半衰期能够被准确地测定。这个条件十分重要，一旦半衰期得到精确测定并且获得公认，该方法就会快速发展。这方面例子很多，早期Rb-Sr法是一例，近期Re-Os 法也是一例。至今La-Ce法发展缓慢的原因之一，也是与138Laβ-衰变的半衰期过大（超过地球年龄60倍），至今没有准确地测定有关。 3）能够准确测定母体同位素组成和每个同位素的相对丰度。无论是在自然界的矿物、岩石中，还是在人工合成物中，这个相对丰度应该固定不变，是一个常数。 4）母体同位素衰变的最终产物必须是稳定同位素，当前的技术水平能够准确而灵敏地对它们的含量与同位素组成进行测定。 5）在矿物、岩石形成时，与母体同位素同时进入的还有对应子体同位素，这部分子体不是在矿物、岩石形成后由其中的母体衰变产生。但是从实验中测出的只能是子体总量。因此，在计算年龄时必须有办法对混入的这部分初始子体含量进行扣除。在Rb-Sr法发展早期，这个条件曾制约着它在地质研究中的应用，特别是，对于贫Rb的年轻样品，要得到准确Rb-Sr 年龄相当困难。后来，等时线法的出现，解决了扣除初始子体含量的问题。 6）矿物、岩石形成后，母—子体系有保持封闭状态能力，或者有多阶段模式进行合理的数据处理。 7）对于铀系、锕系和钍系三个系列衰变来说，还需要满足一个特殊条件，要求系列衰变达到放射性平衡。即要求衰变系列中，任何一个中间性子体，产生的速度等于衰变的速度，数学表达式为 N1?λ1=N2?λ2=┈=Nn?λn 式中N1、N2┈Nn分别为相对母、子体同位素的原子数，λ1、λ2┈λn是它们的衰变常数，正因为这个原因，用U-Pb或Th-Pb法测定地质年龄，存在一个下限。被测对象太年轻（<1 Ma），衰变系列尚未达到平衡，测出的年龄可靠性差。当衰变系列达到放射性平衡以后，母体衰变掉的原子数直接等于最终产生的稳定子体原子数，而与中间衰变过程无关。 一些放射性同位素原来不能满足上述条件，不能应用于地质年龄测定。但是，随着实验技术发展，不满足的条件可能一一地实现，成为地质年龄测定和地球化学研究中的新方法。近

土木工程地质_白志勇_第四章岩石及特殊土的工程性质

第四章 岩石及特殊土的工程性质 第一节 岩石的物理性质 一、密度和重度： 密度：单位体积的质量（ρ）。（g/cm 3） ??? ??饱和密度干密度／天然密度Ms/V V M 重度：单位体积的重量（γ）。（N/cm 3） 2m /s 1kg 1N ?=?=g ργ 二、颗粒密度和比重（相对密度） 颗粒密度：单位体积固位颗粒的质量（s ρ）。（g/cm 3） V M s s = ρ 比重（相对密度）：单位体积固体颗粒的重力与4℃时同体积水的重力之比 （d s ）。 w s s d ρρ= 三、孔隙度和孔隙比： 孔隙度：孔隙体积与岩石总体积之比（n ）。 %100?= V V n n 孔隙比：孔隙体积与岩石中固体颗粒体积之比（e ）。 s n V V e = 第二节 岩石的水理性质 一、吸水性：指岩石吸收水的性能。其吸水程度用吸水率表示。 吸水率：（常压条件下）吸入水量与干燥岩石质量之比。 %1001 1?= s w G G w 饱水率：（150个大气压下或真空）吸入水量与干燥岩石质量之比。 %1002 2?= s w G G W

饱水系数：岩石吸水率与饱水率之比。 21 W W K w = （9.0~5.0=w K ） 二、透水性：指岩石能透过水的能力。用渗透系数K 表示。（m/s ） 达西层流定律：F I K F dl dh K Q ??=?? = 渗透系数： I V F I Q K =?= 三、软化性：指岩石浸水后强度降低的性质。用软化系数K R 表示。 软化系数： 干燥单轴抗压强度。饱和单轴抗压强度。→→= R R K c R 一般软化系数75.0＜R K 的岩石具软化性。 四、抗冻性：指岩石抵抗冻融破坏的能力。 强度损失率： 冻融前的强度冻融前后强度差 = l R 不抗冻的岩石 R L ＞25％ 重量损失率： 冻融前的重量冻融前后重量差 = L G G L ＞2％ K W ＞ 五、可溶性：指岩石被水溶解的性能。 六、膨胀性：指岩石吸水后体积增大的性能。 七、崩解性：岩石（干燥）泡水后，因内部结构破坏而崩解的性能。 第三节 岩石的力学性质 一、变形：岩石受力后发生形状改变的现象。主要变形模量和泊松比表示。 ??? ? ?? ? ??? ?? ? ===50505001εσεσ εσ εσ＝割线模量塑性模量弹性模量变形模量、变形：E E E E s s t T 2、泊松比：指横向应变⊥ε与纵向应变11ε之比。

水文地质专业英语

地质工程专业英语考研必备 Hydrogeologic terminology 3 水文地质学原理 3.1 水文地质学科分类 3.1.1 水文地质学hydrogeology 研究地下水的形成和分布、物理及化学性质、运动规律、开发利用和保护的科学。 3.1.2 水文地质学原理(普通水文地质学)principles of hydrogeology(general hydrogeology) 研究水文地质学的基础理论和基本概念的学科。 3.1.3 地下水动力学groundwater dynamics 研究地下水在岩土中运动规律的学科。 3.1.4 水文地球化学hydrogeochemistry 研究地下水化学成分的形成和变化规律以及地下水地球化学作用的学科。 3.1.5 专门水文地质学applied hydrogeology 为各种应用而进行的地下水调查、勘探、评价及开发利用的学科。 3.1.5.1 供水水文地质学water supply hydrogeology 为各种目的供水，研究地下水的形成条件、赋存规律、勘查方法、水质、水量评价以及合理开发利用和管理的学科。 3.1.5.2 矿床水文地质学mine hydrogeology 研究矿床水文地质学理论、勘探方法及开采中有关水文地质问题的学科。 3.1.5.3 土壤改良水文地质学reclamation hydrogeology 研究土壤盐渍化及沼泽化等水文地质问题的学科。 3.1.5.4 环境水文地质学environmental hydrogeology 研究自然环境中地下水与环境及人类活动的相互关系及其作用结果，并对地下水与环境进行保护、控制和改造的学科。 3.1.5.5 同位素水文地质学isotopic hydrogeology 应用同位素方法解决水文地质问题的学科。 3.1.6 区域水文地质学regional hydrogeology 研究地下水埋藏、分布、形成条件及含水层的区域性规律的学科。 3.1.7 古水文地质学pa1eohydrogeology 研究地质历史时期中地下水的形成、分布和演变的学科。 3.2 自然界的水循环 3.2.1 水循环water cycle 地球上各种形式的水体相互转换的循环过程。 3.2.2 大气圈aerosphere 包围地球表壳的气层。 3.2.3 水圈hydrosphere 连续包围地球表层的水体和地壳岩石中的水的总称。 3.2.4 岩石圈lithosphere 地球第一个软流层以上的部分。 3.2. 4.1 包气带aeration zone 地表面与地下水面之间与大气相通的，含有气体的地带。 3.2. 4.2 毛细带capillary zone 由于岩层毛细管力的作用，在潜水面以上形成的一个与饱水带有直接水力联系的

水文地质与工程地质专业英语

水文地质术语 Hydrogeologic terminology 3 水文地质学原理 3.1 水文地质学科分类 3.1.1 水文地质学hydrogeology 研究地下水的形成和分布、物理及化学性质、运动规律、开发利用和保护的科学。 3.1.2 水文地质学原理(普通水文地质学)principles of hydrogeology(general hydrogeology) 研究水文地质学的基础理论和基本概念的学科。 3.1.3 地下水动力学groundwater dynamics 研究地下水在岩土中运动规律的学科。 3.1.4 水文地球化学hydrogeochemistry 研究地下水化学成分的形成和变化规律以及地下水地球化学作用的学科。 3.1.5 专门水文地质学applied hydrogeology 为各种应用而进行的地下水调查、勘探、评价及开发利用的学科。 3.1.5.1 供水水文地质学water supply hydrogeology 为各种目的供水，研究地下水的形成条件、赋存规律、勘查方法、水质、水量评价以及合理开发利用和管理的学科。 3.1.5.2 矿床水文地质学mine hydrogeology 研究矿床水文地质学理论、勘探方法及开采中有关水文地质问题的学科。 3.1.5.3 土壤改良水文地质学reclamation hydrogeology 研究土壤盐渍化及沼泽化等水文地质问题的学科。 3.1.5.4 环境水文地质学environmental hydrogeology 研究自然环境中地下水与环境及人类活动的相互关系及其作用结果，并对地下水与环境进行保护、控制和改造的学科。 3.1.5.5 同位素水文地质学isotopic hydrogeology 应用同位素方法解决水文地质问题的学科。 3.1.6 区域水文地质学regional hydrogeology 研究地下水埋藏、分布、形成条件及含水层的区域性规律的学科。 3.1.7 古水文地质学pa1eohydrogeology 研究地质历史时期中地下水的形成、分布和演变的学科。 3.2 自然界的水循环 3.2.1 水循环water cycle 地球上各种形式的水体相互转换的循环过程。 3.2.2 大气圈aerosphere 包围地球表壳的气层。 3.2.3 水圈hydrosphere 连续包围地球表层的水体和地壳岩石中的水的总称。 3.2.4 岩石圈lithosphere 地球第一个软流层以上的部分。 3.2. 4.1 包气带aeration zone 地表面与地下水面之间与大气相通的，含有气体的地带。 3.2. 4.2 毛细带capillary zone 由于岩层毛细管力的作用，在潜水面以上形成的一个与饱水带有直接水力联系的接近饱和的地带。

岩石及其工程地质性质

第2章岩石及其工程地质性质 【教学基本要求】 1．? 了解地球的内圈层构造，知道地球的外圈层。 2．? 了解地质作用。 3．理解矿物（晶体）的形态，矿物的颜色、透明度、光泽、硬度、解理及断口等物理性质，理解主要硅酸氧化物造岩矿物的室内鉴定特征。 4．理解岩浆岩、沉积岩、变质岩的成因、矿物成分、结构、构造、分类及代表性岩石的特征。了解岩浆岩5．理解岩石的物理性质、水理性质及其力学性质指标，掌握岩石的坚硬程度分类。 【学习重点】 1、地质作用的类型及其对地壳改造的作用。 2、常见造岩矿物的主要形态及其主要的物理性质。 3、岩浆岩、沉积岩、变质岩的主要矿物成分及其结构、构造。 4、岩石工程地质性质指标的基本概念及其意义。 【内容提要和学习指导】 2.1 地球的总体特性 地球是一个不标准的旋转椭球体，赤道半径(a)6378.14km，两极半径(b)6356.779km ，地球的扁平率（）为 附近稍微凸出，极区稍微扁平，赤道与极地半径相差22km。 1、地球的圈层构造 地球具有一定的圈层构造，以地表为界分为外圈和内圈，外圈包括大气圈、水圈和生物圈；内圈通常分为地核。地壳是莫霍面以上固体地球的表层部分，平均厚度约为33km，大陆地壳厚度较大，大洋地壳厚度较；地下、古登堡面以上部分，厚度约2900km，是地球的主体部分，主要由固态物质组成；地核是地球内古登堡面以分，厚度为3500km。 2、地质作用 在自然界中所发生的一切可以改变固体地球的物质组成、构造和地表形态的作用称为地质作用。根据地质源，地质作用可分为内动力地质作用和外动力地质作用两大类。由地球内部能如地球的旋转能、重力能、放射热能等产生的地质应力所引起的地质作用即内动力地质作用，主要在地下深处进行，并可波及地表。内动力地地壳运动、地震作用、岩浆作用和变质作用。岩浆岩、变质岩等便是内动力地质作用的产物。由地球范围以外阳得辐射能、日月的引力能等为主要能源在地表或地表附近进行的地质作用，称为外动力地质作用。外力作用水、大气、生物以外部能为能源，改造雕塑地壳（主要是地壳表面）的过程，外力作用的主要类型有：风化作用搬运作用、沉积作用和成岩作用。 2.2 造岩矿物 岩石是在地质作用下产生的，由一种或多种矿物以一定的规律组成的自然集合体。他构成了地球的固体部石分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。由于岩石是由矿物组成的，所以要认识岩石，分析岩石在各种自然条进而对岩石及其组成的周围环境进行工程地质评价。就必须首先了解矿物。 矿物是天然形成的元素单质和无机化合物，其化学成分和物理性质相对均一和固定，一般为结晶质。自然都是在一定的地质环境中形成的，随后并因经受各种地质作用而不断的发生变化。每一种矿物只是在一定的物下才是相对稳定的，当外界条件改变到一定程度后，矿物原来的成分、内部构造和性质就会发生变化，形成新的 1、矿物的（肉眼）鉴定特征 矿物的形态和矿物的物理性质决定于其化学成分和晶体格架的特点。因此，是鉴别矿物的重要依据。1）指矿物单体及同种矿物集合体的形态。矿物集合体的形态取决于单体的形态和它们的集合方式。集合体按矿物晶肉然可辨认晶体颗粒的显晶矿物集合体和肉眼不能辨认的隐晶质或非晶质矿物集合体。显晶矿物集合体有规则

同位素水文地质学

重庆 利用2006年5月至2007年4月期间的δD、δ18O数据，建立了当地大气降 水线方程(LMWL): δD =8.73δ18O+ 15.73，相关系数r= 0.97。相对于全球以及中 国大气降水线斜率与截距都偏大。这是由于该大气降水线的数据建立在次降水 的数据基础上，由于“降水量效应”（淋滤效应），即多次降水过程，同位素分 馏作用会导致残余水汽中稳定同位素比例持续减轻。 重庆每年11月至第2年4月主要以锋面降水为主，西风气流以及偏北气流 带来的亚洲内陆地区的水汽来源于干旱半干旱地区，风速大，蒸发比较旺盛， 因此同位素偏重，这在δ18O和d中均有体现。而在5～ 10月期间，偏南气流的影响显著;特别是在夏季风影响深刻的6～ 9月期间，来自于热带和副热带大洋 的温暖潮湿气团给当地带来大量降水，使得降水中的过量氘d值减小。 结论：(1)初步建立了重庆大气降水线方程: δD= 8.73δ18O+ 15.73。 (2)重庆雨水中的稳定同位素值在年内具有明显的季节变化，夏季降水中 稳定同位素值比冬季降水中明显偏轻。夏季海洋性的水汽来源以及水汽由海洋 到陆地运移过程中的多次凝结降水是导致这一现象的主要原因。稳定同位素值 最偏重的降水事件出现在春末夏初，表明了由温度、湿度等控制的蒸发作用对 重同位素的富集效应。 (3)当地大气降水稳定同位素组成没有体现出温度效应，与温度呈现出一种 负相关的关系（与南方一致）但体现出一定的降水量效应。 (4)重庆春季和秋季的降水量占全年降水量的比例可达30%左右，这些非夏 季风影响时期的大气降水及其稳定同位素组成对当地全年大气降水稳定同位素 的加权平均值有重要影响。特别是在当夏季出现伏旱天气而导致降水显著减少 的年份。 成都 1）成都地区大气降水同位素值表现出非常明显的季节变化：夏半年偏负，冬半年偏正，符合季风气候的降水特征。成都地区是典型的季风影响区，夏季受东 亚季风、印度季风的双重影响，来源于海水蒸发的暖湿气团在每年的夏半年形 成丰富的季风降水；而由于大巴山的阻挡，本区受冬季风的影响比较微弱，所 以冬半年的水汽可能主要来源于当地地表水的蒸发。 2）成都地区1986~1998 年来的大气降水线方程是：δD=7.53δ18O+1.42。与全球 和中国降水线方程相比，截距和斜率都偏低，表明成都地区降水的不平衡条件，降水历经了一定的蒸发过程。成都地区的氘盈余相对很小，说明降水中蒸发与 凝聚的不平衡现象微弱，反映了海洋性的气候特征。 3)成都地区大气降水δ18O 与降雨量、温度和水汽压之间都是负相关关系，但是 降雨量对大气降水δ18O 的影响最大。 昆明 1) 昆明市的大气降水曲线为δ2H=6.56δ18O-2.96 ，与全球降水曲线、中国降水 线相比以及西南地区其他城市相比，其斜率和截距都偏小且斜率为负．可能是 因为其海拔较高的高原地形而产生的高程效应。 2)从年内和年际的总体特征看，δ 值均呈现出相应的同步变化．最小二乘法计 算结果显示两者相关关系得出，年内尺度上，昆明市降雨的δ18O值随着气温的 升高和降雨量的增加而减小，降水的δ 值与平均降水、气温均呈负相关关 系．就相关系数来看，与月均温的相关关系更好。

稳定同位素地质学-地球科学系

國立臺灣師範大學地球科學系(所)通識課程綱要 科目代碼：ES C0123 科目名稱（中文）：穩定同位素地質學 科目名稱（英文）：Stable Isotope Geology 總學分數： 3 每週上課時數： 3 授課教師：米泓生 教師專長背景： 開課理由： 一、教學目標： 本課程主要介紹穩定同位素在全球變遷，環境地球化學，水文地質學，火成岩與變質岩地質學，碳酸岩地質學，古氣候學，海洋學與古海洋學，以及石油地球化學等研究上的應用。 二、教材內容： 第1週課程簡介 (講義；assigned readings) 第2週同位素的特性，歷史背景 第3週同位素的特性，歷史背景 第4週質譜分析，慣例，符號，和標準 第5週同位素分化作用的理論基礎(一) 第6週氧(18O/16O)和氫(2H/1H)同位素 在自然界的分佈；分化關係 自然界水中的追蹤劑：氧和氫同位素 第7週氧(18O/16O)和氫(2H/1H)同位素 火成岩與變質岩岩石學的應用 第8週氧(18O/16O) 同位素溫度和同位素地層 第9週期中考 第10週碳(13C/12C)同位素 碳循環與地球化學 碳同位素在自然界的變化；分化關係 第11週碳(13C/12C)同位素 有機物質 自然界水─碳循環 沉積碳酸岩─成岩作用，全球地球化學循環 第12週氮(15N/14N)同位素

氮循環和地球化學 第13週氮(15N/14N)同位素 有機物質；食物網 地下水 標本分析(F416R; Stable Isotope Lab) 第14週硫(34S/32S)同位素 硫循環和地球化學 硫同位素在自然界的變化；分化關係 第15週硫(34S/32S)同位素 地下水和孔隙水的硫循環 硫同位素曲線─全球變遷 第16週Student presentation 第17週Student presentation 第18週期末考; 繳交期末報告 三、實施方式： 期中考30%，期末考40%，期末報告20%，其他、作業10% 四、參考書目： 指定用書：1. Sharp, Z., 2007, Principles of stable isotope geochemistry: Pearson Prentice Hall, New Jersey, 344p. 參考書目： 1. Hoefs, J., 1987, Stable isotope geochemistry: Springer-Verlag, New York 2. Faure, G., 1986, Principles of isotope geology: John Wiley & Sons,New York 3. Anderson, T. F., and Arthur, M. A., 1983, Stable isotopes of oxygen and carbon and their application to sedimentologic and paleoenvironmental problems, in M. A., Arthur, eds., Stable isotopesin sedimentary geology: SEPM Short Course no. 10, p,1-151. 4. Mook, W.G. ed., 2001, Environmental Isotopes in the Hydrological Cycle Principles and Applications: UNESCO/IAEA Series, https://www.wendangku.net/doc/6116305077.html,/programmes/ripc/ih/volumes/volumes.htm

地质测试分析方法

各类样品的采集与测试登记表 各专业调查采集样品种类、数量、分析项目及分析方法等的选择，根据研究内容、调查面积等内容具体确定。一般情况下某些特种样品，均需配套采取薄片，标本、光谱样品视具体情况确定。 1、薄片及标本确定岩石的矿物或碎屑颗粒的种类、结构、构造、矿物共生组合，对岩石定名分类；测定岩石的沉积、变质变形等显微结构构造特征；鉴定岩石后期交代及矿化；测定矿物的晶形、粒度、构造、蚀变、光性、物理性质等特征等。采样及制样要求：样品一般采手标本大小（3×6×9cm）即可，磨片大小2.4×2.4cm厚度0.03mm。 2光片测定不透明矿物的种类及含量，矿物共生组合。采样及制样要求：样品采手标本大小，光片一般2×3cm，厚0.5cm，表面抛光。 3岩组分析对矿物颗粒向量进行测量统计，研究应力大小和方向。采样要求：采手标本大小，在构造面上标注产状，如（节理），磨片厚度0.04mm。 4人工重砂副矿物特征，有用矿物的赋存状态，挑选单矿物作其它测试用。采样要求：一般在同一露头用拣块法采10—20Kg岩石。 5粒度分析沉积岩粒度概率统计分析。采样要求：采手标本大小，制薄片。 6大化石化石定名、特征描述（附照片及素描）、确定时代及对古环境作出判断。采样要求：样品大小依化石大小而定，尽量采集化石整体；对疏松化石，先作固结处理，再采集；对大脊椎动物化石，应打成1×1m2的格子，对格子编号、照相，按格子整块采集。化石在野外要进行初步整理。 7微体化石微体化石种属、特征描述（附照片及素描）、统计微体化石的出现率组合及演化、确定时代及对古环境作出判断。采样要求：一般逐层采集，采样间距一般5—10m，取掉表面风化物，样品重量一般不少于1Kg，以1.5— 2Kg为适。 8 X—射线衍射分析样一般样品挑几粒—十几粒晶体（X—射线单晶，采用粒径为0.1—2.0mm左右的单晶体），一般需矿物重量十几克，粘土矿物鉴定采粘土100g以上，同一地质体需采三个以上样品测定。测试要求：1）X—射线粉晶

3-15金属非金属矿产地质普查勘探采样规定及方法

地质普查勘探采样规定及方法 第一章岩矿、标本、孢粉鉴定采样 和同位素地质年龄测定采样 1、采样目的 ⑴采集岩矿鉴定样品是研究岩石和各矿结构、构造、矿物成分及其共生组合，研究岩石矿物的变质、蚀变现象，确定岩石、矿物的名称，为研究矿床提供资料。 ⑵配合物相分析，确定矿石氧化程度，划分矿类型，进行分带。 ⑶配合加工技术试验，提供矿石加工和矿产综合利用方面的资料。 2、采样原则和要求 所采集的样品应有的代表性。要根据工作需要及岩放变化系统地采集，对某些具有特殊意义的标本亦应注意采集，以处研究其变化规律。 采集标本时要尽可能采新鲜的、并须做好野外描述工作。 3、各类标本的采集 ⑴采集标准标本 矿区开展地质工作的初期，需要采取一套标准标本。包括工作地区内所见到的具有代表性的全部地层、岩石、矿物、矿石标本。以便统一认识，统一名称。标准标本是随工作的进展而逐步充实完善的。 ⑵采集岩石标本

在沉积岩、火山沉积岩中应按地层的层序及不同岩性逐层采取，注意岩相的变化以及采集和沉积相有关的标本。对火成岩（侵入岩和熔岩）要从接触带至岩体中心或由内向外，根据岩相变化系统采取，并应注意岩浆分异和火山岩的特征。对包体的同化以及蚀变现象也应采取必要的标本。对变质岩，要在不同的变质带内采样，并注意标本中应含有划分变质带的标准矿物。注意采集反映构造特征的标本。小标本不能反映岩矿的特殊构造时，可根据需要，采取大型标本，如系定向标本需注明产状和方位。 （3）采取矿石研究标本 采取矿石研究标本，要根据矿石的自然类型、工业类型、矿物组份、结构和构造、蚀变深浅或变质程度、矿石和围岩的关系等特征进行采集。对于矿石类型复杂，矿物组份变化大的矿订，还应选择有代表性的剖面系统采取，便于研究矿物的变化规律。 在采取加工技术样品的同时，需要采集有代表性的矿石及岩石标本，用以研究不同矿石类型和品级中各种矿之间的共生关系及其结构、构造，以及测定矿物粒度和含量，了解矿石与围岩的关系，对研究加工技术和矿石的可选性能提供资料。 有些矿床的氧化矿石与原生矿石的加工技术方法不同，需要由浅而深的采集矿石物相鉴定标本、采集物相分析样品，从而划分矿床的氧化带、混合带、原生带。对已有系统的岩矿鉴定资料，分带情况比较清楚的矿床，专门的物相鉴定标本可以少采或不采。 4．采集标本的规格

同位素地质年代学中主要定年方法概述

同位素地质年代学的定年方法概述 一些元素(K,Rb,Re,Sm,Lu,U与Th)的自然长寿命放射性同位素,衰变为另种元素稳定同位素的作用,广泛应用于岩石与矿物的年龄测定。这种测年提供了关于地球地质历史的信息,并已用于标定地质年代表。地质过程时间维的确定就是一项重要而复杂的研究任务。准确标定某一地质体的年代就是区域地质学、地球化学、矿床学与大地构造学研究中不可缺少的内容,对于区域地史演化规律的研究与找矿方向的确定,都具有十分重要的理论与实际意义。可以说,现代岩石学在很大程度上已经离不开同位素地质学的研究。在上一世纪60-80年代Sr、Nd、Pb 等同位素地质理论蓬勃发展并逐渐成熟的形势下,Re-Os、Lu-Hf等新的同位素体系也在快速发展。近年来,由于各种新型同位素分析仪器的开发利用与分析测试技术方法上的迅猛发展,例如新一代高精度、高灵敏度、多接收表面热电离质谱仪(TIMS TRITON)、多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)与高灵敏度高分辨率离子探针质谱(SHRIMP)技术的开发与利用,大大拓宽了各种同位素新技术方法在地球科学各个领域中的应用,并取得了一系列令人瞩目的新发现与新认识。 目前,地质体的定年主要采用的就是K-Ar法、40Ar-39Ar法、U-Pb法、Pb-Pb法、Rb-Sr 法、Sm-Nd法等,已经获得了非常丰富的资料。然而,由于地质作用过程的复杂性、多期性与测年方法及测试对象的局限性,对已经获得的年龄数据,不同的学者往往有不同的地质解释。因此,开展同位素定年方法学中的适用性与局限性有关问题的研究,不仅有助于重新认识、评价与应用已有的资料,而且有利于今后工作中同位素定年方法的改进。 一、K-Ar法与40Ar-39Ar法 常规的K-Ar法定年主要建立在两个基本的假设条件之上。①矿物或岩石形成以后,对钾与氩保持封闭体系,既没有钾与氩的加入,也没有钾与氩的逃逸。②矿物或岩石中不含有大气氩;如果含有氩,则只能由大气混染造成,可以进行常规法定年的大气混染校正(穆治国,1990)。然而,随着超高真空技术、高频辐射加热技术与高精度质谱计的使用,在K-Ar法定年过程中,发现了越来越多与上述假设相矛盾的现象。在后期岩浆活动、变质作用等热扰动事件的影响下,矿物中不仅可以出现氩的丢失,而且可以出现氩的过剩(Jeager等,1985;陈文寄等,1992;李大明等,1999)。因此,对于曾经历过多期岩浆—变质—构造活动改造的地质体,常规K-Ar法已经不就是一种可靠的定年方法。 目前,被称为现代K-Ar法的分步升温释氩法,即40Ar-39Ar法, 39Ar/40Ar计时法就是把含钾样品放入核反应堆接收快中子照射,此时39K核被打进一个中子、放出一个质子,转变成半衰期为269年的39Ar,即发生39K(n,p)39Ar反应。用质谱计测定被照射样品中的39Ar/40Ar比值,代替通常在K-Ar法中的39Ar/40Ar比值,计算样品的地质年龄。 39Ar/40Ar年龄就是根据中子照射样品后,一次性溶化所释放的全部氩气来进行计算的。然而,39Ar/40Ar法的最大优越性就是采用分阶段升温加热的方法。通常每个温度阶段加热时间就是一小时,对每次加热所释放的氩进行纯化与质谱测定。这样,每一次试验结果就可计算出一个表面年龄;对任何一个样品来说,就能得到一系列的表面年龄。若以递增加热分阶段提取氩所得的表面年龄为纵坐标,释放39Ar的累积百分数为横坐标,则得到样品的年龄谱图。通过年龄谱图可判断氩在样品形成之后就是否发生过丢失。如果样品自结晶作用以来对氩与钾保持封闭体系,那么每次馏分的39Ar/40Ar*比值应该就是一样的,从而给出相同的表面年龄;这时,产生一致的年龄谱,即为一条水平线。 然而,更常见的就是,样品或者含有过剩氩或者自其结晶冷却以来并不保持封闭体系,这时每个气体馏分的表面年龄就是不同的,产生复杂的不一致年龄谱。通过不一致年龄谱的样式与形状,不仅能了解样品的地质热历史,辨认样品就是否因遭受后期加热而发生部分去气作用,而且往往还可以获得原始的形成年龄与次生的热扰动年龄。

同位素地质年龄测定技术及应用

同位素地质年龄测定技术及应用 同位素地质年龄测定技术是判断岩体年龄或地质事件发生时代的常用方法，主要包括U-Pb法、Ar-Ar法、Rb-Sr法、Sm-Nd法等，各类方法均有其自身的特点，因此其适用范围和注意事项也存一定的区别。本文以Rb-Sr法为例，对其原理、使用范围、注意事项及其局限性进行了分析讨论，希望能为读者提供参考。 标签：同位素;地质年龄;Rb-Sr法;应用 1 概述 随着科学技术的不断发展，地质学在帮助人类认识地球方面的作用日渐明显。同位素地质年龄测定技术是以放射性同位素为基础的测量技术，该技术在地质研究方面的应用，可提高测量结果的有效性，便于人们更好地发现地球演变规律。本文将对同位素地质年龄测定技术及其相关应用进行探讨。 2 同位素地质年龄测定技术 2.1 原理分析 测定原理为元素放射性衰变，放射性是指原子核可自发地放射各种粒子，具有自发放射各种射线的同位素称为放射性同位素;而放射出α或β射线后，原子核发生变化的过程可成为放射性衰变;衰变前的放射性同位素称为母体，衰变过程中产生的新同位素则称为子体;若经过一次衰变就可获得稳定子体的为单衰变;若经历若干次连续衰变获得稳定子体的则称为衰变系列。在衰变过程中，放射性同位素母体同位素原子有一半完成衰变所耗费的时间成为半衰期，较为稳定，不受元素状态、外界环境、元素质量变化的影响;放射性同位素在单位时间内每个原子核的衰变概率成为衰变常数。利用放射性衰变规律计算地质年代的主要依据就是半衰期和衰变常数。 2.2 放射性同位素测定地质年龄的前提 放射性同位素测定岩体年龄的常用技术有U-Pb法、Ar-Ar法、Rb-Sr法、Sm-Nd法、Re-Os法、（U-Th）/He法等，各种方法的使用前提基本相同：①用于测定地质年龄的放射性同位素半衰期与测定对象相匹配，且半衰期和衰变常数能被准确测定;②能准确测定母体同位素组成及各项同位素的相对丰度;③母体衰变产物具有一定的稳定性，便于使用仪器设备对其进行检测;④岩石或矿物处于封闭状态，减少误差;⑤岩石或矿物形成过程中，同位素处于开放状态时间较短，可忽略不计。 3 同位素测定地质年龄的应用 同位素测定地球年龄技术较多，本文以较为常用的Rb-Sr法为例，对其应用

DZT 0184.4-1997岩石、矿物铷锶同位素地质年龄及锶同位素比值测定

FHZDZTWSDZ0004 同位素地质岩石矿物的铷锶同位素地质年龄和锶同位素比值测定质谱法 F-HZ-DZ-TWSDZ-0004 同位素地质—岩石矿物的铷锶同位素地质年龄和锶同位素比值测定—质谱法 1 范围 本方法适用于岩石、单矿物的铷锶同位素地质年龄和锶同位素比值测定。 2 原理 岩石或单矿物中的铷（87Rb）经β衰变生成稳定同位素87Sr。根据对试样中母体同位素87Rb （或Rb元素）和子体同位素87Sr（或Sr元素）含量及锶同位素比值的测定，即可根据放射性衰变定律计算试样形成封闭体系以来的时间，即岩石或单矿物形成以来的时间。 试样用氢氟酸、高氯酸分解后转化成盐酸溶液，再用阳离子交换树脂色谱分离和纯化铷和锶。然后用同位素稀释质谱法测定试样中的铷、锶含量及锶同位素比值，用最小二乘法计算由一组样品拟合的等时线年龄，或直接代入年龄方程计算单矿物试样的模式年龄。 3 试剂 3.1 去离子水：二次蒸馏水，用作清洗器皿和配制洗液用。 3.2 超纯水：分析用水，用去离子水经水纯化器（Milli-Q型或其他类型）纯化制备超纯水，或用石英亚沸蒸馏器对纯化器纯化的水再进行进一步纯化，纯化后超纯水的电阻率应达到18MΩ，超纯水中有关元素的空白值应到10-12g/g量级。 3.3 盐酸（ρ1.19g/mL），优级纯。 3.4 盐酸：超纯，用优级纯盐酸（ρ1.19g/mL）经石英亚沸蒸馏器亚沸蒸馏制备。 3.5 盐酸（1+1）：优级纯，量取100mL优级纯盐酸（ρ1.19g/mL）和100mL超纯水混合配制。 3.6 盐酸（1+1）：超纯，量取100mL超纯盐酸（ρ1.19g/mL）和100mL超纯水混合配制。3.7 盐酸，1mol/L：量取16.68mL超纯盐酸（ρ1.19g/mL）置于200mL容量瓶中，加入超纯水稀释至刻度，摇匀。 3.8 盐酸，2.5mol/L：量取41.67mL超纯盐酸（ρ1.19g/mL）置于200mL容量瓶中，加入超纯水稀释至刻度，摇匀。 3.9 氢氟酸（ρ1.15g/mL），优级纯。 3.10 氢氟酸：超纯，用优级纯氢氟酸（ρ1.15g/mL）经氟塑料（F46）双瓶亚沸蒸馏器亚沸蒸馏制备。 3.11 高氯酸（ρ1.67g/mL），优级纯。 3.12 高氯酸：超纯，用优级纯高氯酸（ρ1.67g/mL）经减压石英亚沸蒸馏器亚沸蒸馏制备。 3.13 硝酸（ρ1.42g/mL），优级纯。 3.14 硝酸：超纯，用优级纯硝酸（ρ1.42g/mL）经石英亚沸蒸馏器亚沸蒸馏制备。 3.15 硝酸：3.5mol/L：量取43.75mL超纯硝酸（ρ1.42g/mL）置于200mL容量瓶中，加入超